[發明專利]一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711088996.6
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN108023068B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 徐世國;宋健巍;栗志濤;靳亞琿;丁文秀;王星寧
• 申請（專利權）人: 格林美（江蘇）鈷業股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 曾曉芒

1.一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

S1、選擇氧化鈷A，與鋰源、含摻雜元素Mg、Al、Ti和W的化合物進行混合、燒結、破碎、過篩、除鐵得到鈷酸鋰材料C1；

S2、選擇氧化鈷B，與鋰源、含摻雜元素Mg、Ni和Mn的化合物進行混合、燒結、破碎、過篩、除鐵得到鈷酸鋰材料C2；

S3、取分別含有元素Li、Ni和Si的化合物于磷酸溶液中，用磁力攪拌至完全溶解；向溶液中加入適量二乙烯三胺五羧酸鹽，用磁力攪拌器攪拌；將溶液轉移至旋轉蒸發儀中蒸干；將蒸干后得到的固體于空氣氛圍中燒結即可得復合材料Li_xNi_ySi_z(PO₄)_n；

S4、將鈷酸鋰材料C1、鈷酸鋰材料C2進行混合，加入含Mg、Al元素的化合物進行一次混合包覆、燒結、粉碎、過篩、除鐵，得到鈷酸鋰材料C3；

S5、將鈷酸鋰材料C3與復合材料Li_xNi_ySi_z(PO₄)_n進行二次混合包覆、燒結、粉碎、過篩、除鐵，即得到高電壓型鈷酸鋰材料；

步驟S1和S2中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰和草酸鋰中的一種或多種的混合物，氧化鈷A的中位粒徑為11～20μm，氧化鈷B的中位粒徑為1～8μm，得到的鈷酸鋰材料C1的中位粒徑為13～22μm，得到的鈷酸鋰材料C2的中位粒徑為3～10μm。

2.如權利要求1所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S1和S2中，鋰鈷的摩爾比為(0.90～1.10)：1。

3.如權利要求2所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，含摻雜元素Mg、Al、Ti和W的化合物來源于各元素的氧化物、氫氧化物和氟化物中的一種或兩種；步驟S2中，含摻雜元素Mg、Ni和Mn的化合物來源于各元素的氧化物、氫氧化物和氟化物中的一種或兩種。

4.如權利要求3所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，燒結溫度為1000～1100℃，保溫時間為3～12h；步驟S2中，燒結溫度為900～1050℃，保溫時間為3～12h。

5.如權利要求1所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中，含有元素Li的化合物是碳酸鋰、氫氧化鋰中的一種或兩種；含有元素Ni的化合物是氧化鎳、四氧化三鎳中的一種或兩種，含有元素Si的化合物是二氧化硅、硅溶膠中的一種或兩種；所述磷酸溶液的質量濃度為15％，磁力攪拌溶解溫度為20～35℃，加入適量二乙烯三胺五羧酸鹽后，磁力攪拌時間為0.5～1h，空氣氛圍中燒結的燒結溫度為200～300℃，保溫時間為1～2h。

6.如權利要求5所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S3得到的復合材料Li_xNi_ySi_z(PO₄)_n中，參數范圍如下：0.1＜x＜0.5，0.1＜y＜0.5，0.1＜z＜0.5，0.3＜n＜1.2。

7.如權利要求1所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S4中，鈷酸鋰材料C1、鈷酸鋰材料C2進行的混合質量比為5:5～9:1，加入的Mg元素的化合物為氧化鎂、氯化鎂、氟化鎂中的一種或幾種；加入的Al元素的化合物為氧化鋁、氫氧化鋁中的一種或幾種。

8.如權利要求1所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料的制備方法，其特征在于，步驟S4、S5中的混合包覆工藝參數相同，燒結溫度為700～1000℃，保溫時間為3～12h。

9.一種4.40V高電壓型鈷酸鋰材料，其特征在于，所述4.40V高電壓型鈷酸鋰材料采用如權利要求1-8任一項所述方法制備得到，材料內層是兩種不同粒徑、摻雜元素的鈷酸鋰材料，外層有兩層包覆層，先進行Mg和Al包覆，再經行復合材料Li_xNi_ySi_z(PO₄)_n包覆。